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微流體光學生物感測晶片系統用於檢測 VEGF、PSA、CTCs 之早期前列腺癌的診斷

為了解決Nano X1 PTT的問題，作者潘龍玄 這樣論述：

前列腺癌 (PCa) 是全世界男性第三最常見的癌症。在美國，它是最常見的癌症，並為男性死亡的第二大原因。在臨床上，前列腺癌可通過直腸指檢、電腦斷層掃描 (CT) 掃描、磁共振成像 (MRI) 和生物標誌物測定進行診斷。至今，前列腺特異性抗原 (PSA) 是用於臨床檢測前列腺癌可用的最佳血清標記物，血清濃度 ＞4.0 ng/mL 被認為是異常的情況。此外，血管內皮細胞生長因子 (VEGF) 在癌症的生長中也扮演重要的角色。VEGF 亦會過表達在前列腺癌患者的血液中，許多研究認為大於 100 pg/mL 為異常水平。目前，對於 PSA 和 VEGF 的檢測大多數測定是基於常規的免疫檢測方法，包括

酶聯免疫吸附測定 (ELISA) 和電化學免疫測定。ELISA 涉及兩種抗體針對抗原特異結合和重複洗滌步驟測量目標抗原，相對費時又昂貴。除此之外，癌症的發展是由初級腫瘤生長與轉移，在癌症早期的階段有少數的腫瘤細胞脫落並進入血液循環中，這些循環腫瘤細胞會存活下來並透過微環境相互作用進行癌症的轉移。因此，迫切需要開發出同時多種癌症標記物以及循環腫瘤細胞檢測的方法，以用於早期且精準作為前列腺癌的診斷。 在此研究中，我們開發了不同的生物晶片，其可以在同一樣品下快速且精準的檢測到 2種癌症蛋白。具有靈敏度的偵測 PSA 線性範圍在 0.5-50 ng/mL 與 VEGF 之線性範圍在 0.5-5

0 ng/mL，也能有效率地捕捉到循環腫瘤細胞（300 cell/mL）。在此設計中，不同的抗體 (anti-PSA、anti-VEGF) 固定於奈米金桿去作為生物辨識元件，以及 ssDNA 用以捕捉 PC3 循環腫瘤細胞作為高靈敏度光學生物晶片。我們的結果顯示出生物晶片能夠有效率地捕捉到 PSA、VEGF 於真實臨床前列腺癌患者之檢體，表現出高靈敏度、高特異性、高精準度、價格低廉與快速檢測時間。

建構與運用穀胱胺肽生物感測試片

為了解決Nano X1 PTT的問題，作者江品萱 這樣論述：

　　穀胱胺肽（glutathione; GSH）是生物體內一重要的抗氧化物質。它不只可以直接清除自由基，還可以增強其他重要抗氧化劑的能力，例如：維生素C和維生素E。現今有許多研究顯示，GSH濃度的改變和癌症、阿茲海默症、帕金森氏症、糖尿病、黃斑病變、後天免疫不全症候群（AIDS）等疾病有相關。然而，傳統上偵測GSH的方法有許多限制，例如檢測時間較長、有些樣品需要做前處理及缺乏足夠的靈敏度等。本研究的目的為建構一可攜帶且一次性使用的酪胺酸酶（tyrosinase）網版印刷碳電極（screening-printed carbon electrode; SPCE）生物感測試片，並將此試片應用在細胞

和動物檢體中GSH濃度的檢測。　　此GSH檢測系統以酪胺酸酶做為生物辨識元件，並藉著安培式訊號轉換器將SPCE感測試片的訊號轉換。我們先將試片的工作電極與參考電極上修飾氨水（ammonium hydroxide; NH4OH），再修飾奈米金球（colloidal gold nanoparticles; AuNPs）與介電子二茂鐵（ferrocendicarboxylic acid; FeDC）於工作電極和參考電極表面。AuNPs的功用為提供電子在氧化還原酵素與電極間的傳遞，及提供生物分子（酵素）在固定化時一個穩定的電極表面，以維持生物分子的活性。介電子FeDC可幫助生物分子的氧化還原反應並做為

一個電子梭子，加速酵素及電極間的電子傳遞以提升訊號。最後將酪胺酸酶固定在SPCE感測試片上，再利用循環伏安法探討AuNPs及介電子在此生物感測系統的特性，經結果可以得知在AuNPs以及FeDC的加成作用下，其循還伏安法的還原波峰電流放大5.2倍。　　在此系統中使用鄰苯二酚（catechol）為酪胺酸酶的受質。當鄰苯二酚與試片上的酪胺酸酶氧化生成醌（ｏ-quinone）後，電極提供一低電壓使醌還原成鄰苯二酚。其中影響此反應的參數包括pH值、緩衝液濃度及操作電壓。此系統之最佳化條件為pH值為6.5、緩衝液濃度為50 mＭ與-200 mV的電壓。當在-200 mV的電壓下進行反應時，可在40秒內獲得

最大的反應電流。此外，在最佳化條件下，反應電流與鄰苯二酚濃度呈正相關且濃度線性範圍為0到1000 uM。 此系統再現性測試方面，在血清中加入不同濃度的GSH，用此生物感測系統檢測可以得到極佳的再現性。此外，長時間穩定性測試方面，將修飾好的SPCE長時間保存在4°C下，可以維持84%至少六周的活性，由結果顯示，此酪胺酸酶修飾之生物感測試片可以長時間穩定的保存在4°C下且不會失去活性。　　將酪胺酸酶修飾之生物感測試片應用在細胞與動物的GSH濃度檢測上，可以成功地檢測動物血液、血清及器官中和細胞中的GSH濃度。利用GSH抑制醌在酵素及電極間的循環，GSH和醌生成GSH-醌 (glutathione

-quinone) 複合物，導致還原電流降低。使用酪胺酸酶生物感測試片測得的GSH線性濃度範圍為32.5到500 uM。此酪胺酸酶修飾之電化學生物感測系統可以成功的做為一個即時檢測的安培量測系統。此研究證實，利用AuNPs和FeDC修飾酪胺酸酶生物感測試片具有相當的潛力於臨床GSH的樣品檢測。